(57)【要約】【課題】回転炉床式還元炉等の付着性の高い揮発性ダストを含む高温の排ガスを処理するに際し、熱交換器へのダストの付着および目詰まりを防止した排ガス処理設備の廃熱回収装置の提供。【解決手段】揮発性ダストを含む排ガスから熱交換器１ａ，１ｂ，２，３，４により熱回収する廃熱回収装置であって、１段目の熱交換器１ａ，１ｂの上流側に、表面温度を揮発性ダストが付着する温度に調整したダスト分離回収装置５ａを有する。【選択図】図１
2013221624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性ダストを含む排ガスから熱交換器により熱回収する廃熱回収装置であって、
１段目の熱交換器の上流側に、表面温度を前記揮発性ダストが付着する温度に調整したダスト分離回収装置を有する排ガス処理設備の廃熱回収装置。
【請求項２】
前記ダスト分離回収装置は、前記表面温度が前記揮発性ダストの融点以下である請求項１記載の排ガス処理設備の廃熱回収装置。
【請求項３】
前記ダスト分離回収装置は、複数の回転体からなり、その表面に付着したダストを互いに掻き落とす突起物を有するものである請求項１または２に記載の排ガス処理設備の廃熱回収装置。
【請求項４】
前記複数の回転体を冷却する冷却装置を有する請求項３記載の排ガス処理設備の廃熱回収装置。
【請求項５】
前記１段目の熱交換器は、前記ダスト分離回収装置の下流側で並列に分岐したダクト内にそれぞれ配設され、それぞれの上流側および下流側に開閉可能な遮蔽板を備えたものである請求項１から４のいずれかに記載の排ガス処理設備の廃熱回収装置。
【請求項６】
前記１段目の熱交換器とその下流側の２段目の熱交換器との間に前記排ガスを水平方向に通過させる水平ダクトを有する請求項１から５のいずれかに記載の排ガス処理設備の廃熱回収装置。
【請求項７】
前記ダスト分離回収装置の下流側と前記水平ダクトとを接続し、前記１段目の熱交換器をバイパスするとともに大気が導入されるバイパスラインを有する請求項６記載の排ガス処理設備の廃熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転炉床式還元炉等の付着性の高い揮発性ダストを含む高温の排ガスを処理する排ガス処理設備の廃熱回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所で発生する酸化鉄や酸化亜鉛等を含むダストをリサイクルする回転炉床式還元炉（ＲＨＦ；Rotary Hearth Furnace）の導入が進んでいる。ＲＨＦは、酸化鉄や酸化亜鉛等を含むダストを回転炉床上に敷き詰め、バーナーで高温加熱して還元鉄を生産する設備である。また、このＲＨＦの高温の排ガスは、図６に示すような排ガス処理設備により処理される。図６に示す排ガス処理設備では、ＲＨＦ５０の排ガスはボイラー５１を通過することによって５００℃まで低下し、廃熱回収装置５２の熱交換器（レキュペレーター）５３により熱回収される。廃熱回収装置５２を通過した排ガスは、バグフィルター５４を通じて煙突５５より排出される。
【０００３】
ところが、ＲＨＦ５０の排ガスには、亜鉛等の揮発性の高いダストが含まれており、このダストが廃熱回収装置５２の熱交換器５３の表面に付着成長し、排ガス圧損が上昇し、操業を継続できなくなるという問題がある。この種の問題を解決するため、例えば特許文献１には、ダスト付着量の多い領域の熱交換器のフィンピッチを他の領域のそれよりも大きく設定することが記載されている。また、例えば特許文献２には、熱交換器の上流から直接下流に繋ぐバイパスラインを設け、断続的に短時間バイパス側に切り替えることにより、熱交換性能の低下抑制を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２８０５４０号公報
【特許文献２】実開平６−６５７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法は、単にフィンピッチを拡大しているだけであり、圧損限界となるダスト堆積許容値が大きくなったにすぎず、いずれダストの堆積および圧損上昇による操業停止および清掃作業が必要となる。また、特許文献２に記載の方法では、バイパス側に切り替えた場合に熱交換ができず、高温の排ガスが下流へ流れることとなるため、下流機器のバグフィルターの濾布の耐熱温度の制約により、操業を継続できず、操業を停止し、炉消火してからの熱交換器の清掃が必要となる。
【０００６】
そこで、本発明においては、回転炉床式還元炉等の付着性の高い揮発性ダストを含む高温の排ガスを処理するに際し、熱交換器へのダストの付着および目詰まりを防止した排ガス処理設備の廃熱回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の排ガス処理設備の廃熱回収装置は、揮発性ダストを含む排ガスから熱交換器により熱回収する廃熱回収装置であって、１段目の熱交換器の上流側に、表面温度を揮発性ダストが付着する温度に調整したダスト分離回収装置を有するものである。
【０００８】
本発明の廃熱回収装置では、表面温度を揮発性ダストが付着する温度に調整したダスト分離回収装置によって、１段目の熱交換器の上流で排ガスに含まれる揮発性ダストが分離、回収され、排ガス中のダスト濃度が低下する。これにより、１段目の熱交換器に付着するダストが低減し、熱交換器の目詰まりが防止される。
【０００９】
ここで、ダスト分離回収装置は、表面温度が揮発性ダストの融点以下であることが望ましい。これにより、揮発性ダストの凝固、付着性が向上し、揮発性ダストの分離、回収効率が向上する。
【００１０】
また、ダスト分離回収装置は、複数の回転体からなり、その表面に付着したダストを互いに掻き落とす突起物を有するものであることが望ましい。これにより、複数の回転体の表面に付着したダストを、突起物により掻き落とすことで回転体から分離し、回収することができる。
【００１１】
また、本発明の廃熱回収装置は、複数の回転体を冷却する冷却装置を有することが望ましい。複数の回転体を冷却装置により冷却して、表面温度を揮発性ダストが付着する温度に維持することで、揮発性ダストの凝固、付着性を促進し、安定的に排ガスに含まれる揮発性ダストを分離、回収することが可能となる。
【００１２】
また、１段目の熱交換器は、ダスト分離回収装置の下流側で並列に分岐したダクト内にそれぞれ配設され、それぞれの上流側および下流側に開閉可能な遮蔽板を備えたものであることが望ましい。これにより、並列に配設された１段目の熱交換器に付着したダストを清掃する際、操業状態のまま、もしくは、炉を消火することなく、一の熱交換器の上流側および下流側に備えられた遮蔽板のみを閉じて行うことができるため、ダスト清掃のために操業停止、もしくは、炉を消火することが不要となる。また、排ガスの流速が速く、ダストの衝突により付着量が増加する場合には、複数の遮蔽板を開いて複数の１段目の熱交換器を並列に使用することで、１段目の熱交換器と接触する排ガスの流速を低下させて、衝突による熱交換器へのダストの付着量を減少させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の廃熱回収装置は、１段目の熱交換器とその下流側の２段目の熱交換器との間に排ガスを水平方向に通過させる水平ダクトを有することが望ましい。これにより、排ガスが水平ダクトを水平方向に通過する際に、ダストが自重により沈降するようになり、ダストの分離、回収効率が向上する。また、この水平ダクトにも前述のダスト分離回収装置を設けることで、さらにダストの分離、回収効率が向上する。
【００１４】
また、本発明の廃熱回収装置は、ダスト分離回収装置の下流側と水平ダクトとを接続し、１段目の熱交換器をバイパスするとともに大気が導入されるバイパスラインを有することが望ましい。これにより、１段目の熱交換器へのダスト付着が激しい場合には、バイパスラインに切り替え、大気を導入することにより、排ガスの温度を揮発性ダストの融点以下まで低下させて排ガス中のダストの凝固を促進し、付着力低減を図るとともに、水平ダクト中でダストの自重により沈降させて、ダストを分離、回収することができる。
【発明の効果】
【００１５】
（１）１段目の熱交換器の上流側に、表面温度を揮発性ダストが付着する温度に調整したダスト分離回収装置を有することにより、１段目の熱交換器に付着するダストが低減し、熱交換器の目詰まりが防止されるので、ダスト清掃のための炉消火期間および清掃作業期間の低減により、稼働率が向上する。
【００１６】
（２）表面温度が揮発性ダストの融点以下であることにより、揮発性ダストの凝固、付着性が向上し、揮発性ダストの分離、回収効率が向上するので、ダスト清掃のための炉消火期間および清掃作業期間をさらに低減し、稼働率をより向上させることができる。
【００１７】
（３）ダスト分離回収装置が複数の回転体からなり、その表面に付着したダストを互いに掻き落とす突起物を有するものであることにより、複数の回転体の表面に付着したダストを、突起物により掻き落とすことで回転体から分離し、回収することができるので、ダスト分離回収装置がセルフクリーニングされ、ダスト分離回収装置の清掃作業期間が不要となる。
【００１８】
（４）複数の回転体を冷却する冷却装置を有することにより、揮発性ダストの凝固、付着性を促進し、安定的に排ガスに含まれる揮発性ダストを分離、回収することが可能となり、ダスト清掃のための炉消火期間および清掃作業期間をさらに低減し、稼働率をより向上させることができる。
【００１９】
（５）１段目の熱交換器が、ダスト分離回収装置の下流側で並列に分岐したダクト内にそれぞれ配設され、それぞれの上流側および下流側に開閉可能な遮蔽板を備えたものであることにより、ダスト清掃のために操業停止、もしくは、炉を消火することが不要となる。また、排ガスの流速が速く、ダストの衝突により付着量が増加する場合には、複数の遮蔽板を開いて複数の１段目の熱交換器を並列に使用することで、ダストの付着量を減少させることが可能となる。
【００２０】
（６）１段目の熱交換器とその下流側の２段目の熱交換器との間に排ガスを水平方向に通過させる水平ダクトを有することにより、排ガスが水平ダクトを水平方向に通過する際に、ダストが自重により沈降するようになり、ダストの分離、回収効率が向上する。また、この水平ダクトにも前述のダスト分離回収装置を設けることで、さらにダストの分離、回収効率が向上する。
【００２１】
（７）ダスト分離回収装置の下流側と水平ダクトとを接続し、１段目の熱交換器をバイパスするとともに大気が導入されるバイパスラインを有することにより、１段目の熱交換器へのダスト付着が激しい場合には、バイパスラインに切り替え、大気を導入することにより、排ガスの温度を低下させて排ガス中のダストの凝固を促進し、水平ダクト中でダストの自重により沈降させて、ダストを分離、回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態における排ガス処理設備の廃熱回収装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１の右側面図である。
【図４】ダスト分離回収装置の詳細を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【図５】ダスト分離回収装置の別の例を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【図６】従来の排ガス処理設備の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は本発明の実施の形態における排ガス処理設備の廃熱回収装置の概略構成を示す側面図、図２は図１の平面図、図３は図１の右側面図である。図１〜図３に示すように、本発明の実施の形態における排ガス処理設備の廃熱回収装置は、図６の排ガス処理設備の廃熱回収装置５２に代わるものであって、１段目〜４段目までの複数の熱交換器（レキュペレーター）１（１ａ，１ｂ），２，３，４と、複数のダスト分離回収装置５ａ，５ｂ，５ｃとを備えている。
【００２４】
熱交換器１〜４およびダスト分離回収装置５ａ，５ｂ，５ｃは、廃熱回収装置への排ガスの入口６ａから出口６ｂまで形成されたダクト７内に設けられている。ダスト分離回収装置５ａは、入口６ａ近くのダクト７内に設けられている。１段目の熱交換器１ａ，１ｂは、ダスト分離回収装置５ａの下流側で並列に分岐した垂直ダクト７ａ，７ｂ内にそれぞれ設けられている。また、ダスト分離回収装置５ｂ，５ｃは、それぞれ１段目の熱交換器１ａ，１ｂの下流側に設けられている。
【００２５】
また、熱交換器１ａ，１ｂのそれぞれの上流側および下流側には、それぞれ開閉可能な遮蔽板８ａ−１，８ａ−２，８ｂ−１，８ｂ−２が設けられている。なお、図示例では、熱交換器１ａの上流側および下流側の遮蔽板８ａ−１，８ａ−２が開き、熱交換器１ｂの上流側および下流側の遮蔽板８ｂ−１，８ｂ−２が閉じた状態を示している。
【００２６】
また、ダクト７は、１段目の熱交換器１ａ，１ｂと、その下流側の２段目の熱交換器２との間に排ガスを水平方向に通過させる水平ダクト７ｃを有する。また、２段目、３段目、４段目の熱交換器２，３，４は、それぞれ垂直ダクト７ｄ，７ｅ，７ｆ内に設けられている。排ガスは、１段目の熱交換器１ａ，１ｂおよび３段目の熱交換器３に対しては上方から下方へ、２段目の熱交換器２と４段目の熱交換器３に対しては下方から上方へ接触する。
【００２７】
また、ダスト分離回収装置５ａの下方には、ダスト分離回収装置５ａによって分離したダストを回収するダスト回収ホッパー９が設けられている。各ダクト７ａ〜７ｆの下部にはダストを沈降回収するダスト沈降回収槽９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅが設けられている。
【００２８】
ボイラーを通過したＲＨＦの排ガスは、入口６ａから廃熱回収装置内へ供給され、ダクト７を通過して出口６ｂから排出される。ＲＨＦのバーナー用の燃焼空気は、下流側の熱交換器４から順に熱交換器３，２，１を通過するようになっている。また、最下段の熱交換器４の下流側には、出口６ｂから排出される排ガスを必要に応じて冷却するための冷風導入ライン１０が設けられている。
【００２９】
また、ダスト分離回収装置５ａの下流側と水平ダクト７ｃとの間には、１段目の熱交換器１ａ，１ｂをバイパスするバイパスライン１１が設けられている。このバイパスライン１１には、大気が導入される大気導入ライン１２が設けられている。
【００３０】
次に、ダスト分離回収装置５ａ，５ｂ，５ｃの詳細について説明する。図４はダスト分離回収装置５ａ，５ｂ，５ｃの詳細を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【００３１】
図４に示すように、ダスト分離回収装置５ａ〜５ｃは、複数の円筒状の回転体２０からなり、その表面には突起物としての多数のロッド２１が連続的または断続的に立設されている。多数のロッド２１は、隣接する回転体２０の回転を互いに妨げることなく、隣接する回転体２０の表面に付着したダストを互いに掻き落とす位置に設けられている。また、各回転体２０には、空気や水等をその内側に供給して回転体を空冷や水冷等により冷却するための冷却装置（図示せず。）が接続されており、回転体２０の表面温度は揮発性ダストが付着する温度、本実施形態においては揮発性ダストの融点（例えば、塩化亜鉛の融点である約２８０℃）以下に調整されている。
【００３２】
また、図５はダスト分離回収装置５ａ，５ｂ，５ｃの別の例を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図を示している。図５に示すダスト分離回収装置５ａ〜５ｃは、図４に示すロッド２１に代えて、板状のフライト２２が設けられている。このフライト２２についても、隣接する回転体２０の回転を互いに妨げることなく、隣接する回転体２０の表面に付着したダストを互いに掻き落とす位置に設けられている。また、図４および図５に示す回転体２０は、排ガスの長手方向に複数段配置した構成とすることも可能である。
【００３３】
上記構成の廃熱回収装置では、入口６ａから入った排ガスが１段目の熱交換器１ａ，１ｂと接触する前に、ダスト分離回収装置５ａの回転体２０と接触する。このダスト分離回収装置５ａの回転体２０は、その表面温度が排ガス中に含まれる揮発性ダストが付着する温度に調整されているため、回転体２０に排ガス中に含まれる揮発性ダストが付着し、排ガスから分離される。これにより、排ガス中のダスト濃度が低下するので、１段目の熱交換器１ａ，１ｂに付着するダストが低減し、熱交換器１ａ，１ｂの目詰まりが防止される。その結果、ダスト清掃のための炉消火期間および清掃作業期間が低減され、ＲＨＦの稼働率が向上する。
【００３４】
また、この廃熱回収装置では、１段目の熱交換器１ａ，１ｂの下流側にも同様のダスト分離回収装置５ｂ，５ｃを備えるので、これらダスト分離回収装置５ｂ，５ｃによっても排ガス中の揮発性ダストが付着、分離されており、２段目以降の熱交換器２，３，４に付着するダストが低減され、目詰まりが防止されている。
【００３５】
また、ダスト分離回収装置５ａの回転体２０に付着したダストは、ロッド２１やフライト２２等の突起物により互いに掻き落とされることで回転体２０から分離され、自重によりダスト回収ホッパー９へ落下し、回収される。このダスト分離回収装置５ａでは、ロッド２１やフライト２２等の突起物によりセルフクリーニングされるため、ダスト分離回収装置５ａの清掃作業期間が不要である。
【００３６】
また、本実施形態におけるダスト分離回収装置５ａは、表面温度が揮発性ダストの融点以下であるため、揮発性ダストの凝固、付着性が向上しており、揮発性ダストの分離、回収効率が向上しており、ダスト清掃のための炉消火期間および清掃作業期間をさらに低減し、稼働率をより向上させることが可能となっている。
【００３７】
また、本実施形態における廃熱回収装置では、回転体２０を空冷や水冷等により冷却する冷却装置を備えているため、回転体２０の表面温度を揮発性ダストが付着する温度に維持することが可能となっており、揮発性ダストの凝固、付着性を促進し、安定的に排ガスに含まれる揮発性ダストを分離、回収することが可能となっている。その結果、ダスト清掃のための炉消火期間および清掃作業期間をさらに低減し、稼働率をより向上させることができている。
【００３８】
また、本実施形態における廃熱回収装置では、１段目の熱交換器１ａ，１ｂが、ダスト分離回収装置の下流側で並列に分岐したダクト内にそれぞれ配設され、それぞれの上流側および下流側に開閉可能な遮蔽板８ａ−１，８ａ−２，８ｂ−１，８ｂ−２を備えているため、並列に配設された１段目の熱交換器１ｂに付着したダストを清掃する際、操業状態のまま、もしくは、炉を消火することなく、一の熱交換器１ａの上流側および下流側に備えられた遮蔽板８ｂ−１，８ｂ−２のみを閉じて行うことが可能となっている（図３参照。）。そのため、ダスト清掃のために操業停止、もしくは、炉を消火することは不要である。
【００３９】
また、本実施形態における廃熱回収装置では、排ガスの流速が速く、ダストの衝突によりダストの付着量が増加する場合には、遮蔽板８ａ−１，８ａ−２，８ｂ−１，８ｂ−２を開いて１段目の熱交換器１ａ，１ｂを並列に使用することが可能であるため、１段目の熱交換器１ａ，１ｂと接触する排ガスの流速を低下させて、衝突による熱交換器１ａ，１ｂへのダストの付着量を減少させることが可能である。
【００４０】
また、本実施形態における廃熱回収装置では、１段目の熱交換器１ａ，１ｂとその下流側の２段目の熱交換器２との間に排ガスを水平方向に通過させる水平ダクト７ｃを有しているので、排ガスが水平ダクト７ｃを水平方向に通過する際に、ダストが自重により沈降し、ダスト沈降回収槽９ｃにより回収されるため、ダストの分離、回収効率が向上している。また、各熱交換器１ａ，１ｂ，２，３，４に対して排ガスは上方向または下方向に流れるため、排ガス中のダストは、自重によってそれぞれの下方のダスト沈降回収槽９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅに沈降し、回収される。
【００４１】
また、本実施形態における廃熱回収装置では、ダスト分離回収装置５ａの下流側と水平ダクト７ｃとを接続し、１段目の熱交換器１ａ，１ｂをバイパスするとともに大気が導入されるバイパスライン１１を有するので、１段目の熱交換器１ａ，１ｂへのダスト付着が激しい場合には、遮蔽板８ａ−１，８ａ−２，８ｂ−１，８ｂ−２を閉じてバイパスライン１１に切り替え、大気導入ライン１２から大気を導入することにより、排ガスの温度を低下させて排ガス中のダストの凝固を促進し、水平ダクト７ｃ中でダストの自重により沈降させて、ダストを分離、回収することが可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、回転炉床式還元炉等の付着性の高い揮発性ダストを含む高温の排ガスを処理する排ガス処理設備の廃熱回収装置として有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１，１ａ，１ｂ，２，３，４  熱交換器
５ａ，５ｂ，５ｃ  ダスト分離回収装置
７  ダクト
８ａ−１，８ａ−２，８ｂ−１，８ｂ−２  遮蔽板
９  ダスト回収ホッパー
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ  ダスト沈降回収槽
１０  冷風導入ライン
１１  バイパスライン
１２  大気導入ライン
２０  回転体
２１  ロッド
２２  フライト
【図１】
2013221624.tif 000003
【図２】
2013221624.tif 000004
【図３】
2013221624.tif 000005
【図４】
2013221624.tif 000006
【図５】
2013221624.tif 000007
【図６】
2013221624.tif 000008